WO2016017520A1 - 液晶表示素子 - Google Patents

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liquid crystal
carbon atoms
mass
display element
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小川　真治
芳典 岩下
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Dic株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device using a nematic crystal composition having a negative dielectric anisotropy and characterized by high transmittance and high aperture ratio.
  • active matrix liquid crystal display elements are on the market for mobile terminals, liquid crystal televisions, projectors, computers, and the like.
  • TFT thin film transistor
  • MIM metal insulator metal
  • VA Vertical Alignment: vertical alignment
  • IPS In Plane Switching
  • OCB Optically Compensated Bend, Optically Compensated Birefringence
  • an ECB Electrodefringence
  • new liquid crystal compounds or liquid crystal compositions have been proposed at present.
  • a liquid crystal display for smart phones it is a fringe field switching mode liquid crystal display device (Fringe Field Switching mode Liquid Display; FFS mode liquid crystal display device), which is a type of IPS mode liquid crystal display device with high quality and excellent visual characteristics.
  • FFS mode liquid crystal display device is a type of IPS mode liquid crystal display device with high quality and excellent visual characteristics.
  • the FFS mode is a method introduced to improve the low aperture ratio and transmittance of the IPS mode, and the liquid crystal composition used has a positive dielectric anisotropy because it is easy to reduce the voltage. Materials using p-type liquid crystal compositions are widely used.
  • IGZO IGZO
  • the n-type liquid crystal composition is generally used as a liquid crystal composition for VA.
  • the liquid crystal display element represented by the FFS mode has a feature in the electrode structure as will be described later, and the minimum value of the inter-electrode distance Rh between the pixel electrode and the common electrode is 0.
  • the inter-electrode distance is as small as the film thickness of the insulating film of the pixel electrode and the common electrode. Since the applied voltage E is not significantly different depending on the display element, the partial potential difference gradient is very large due to the small distance between the electrodes.
  • the VA mode potential difference gradient is different in that it is larger than that of a display element such as an FFS mode in which the interelectrode distance is small.
  • the magnitude of the potential difference gradient due to the distance between the electrodes has a great influence on the design of the display element, and there is no knowledge about problems that are difficult to predict the effects from the conventional techniques, such as image sticking and dropping marks.
  • the objects of the present invention are dielectric anisotropy ( ⁇ ), viscosity ( ⁇ ), nematic phase-isotropic liquid transition temperature (T NI ), nematic phase stability at low temperature, rotational viscosity ( ⁇ 1 ), etc.
  • Liquid crystal display using an n-type liquid crystal composition capable of realizing excellent display characteristics when used for a liquid crystal display element having excellent potential characteristics as a liquid crystal display element and having a large potential difference gradient due to the distance between electrodes such as FFS mode It is to provide an element.
  • the inventors of the present application have made extensive studies in order to solve the above problems, and as a result of investigating the configurations of various liquid crystal compositions optimal for liquid crystal display elements having a large potential difference gradient caused by the interelectrode distance such as FFS mode.
  • the usefulness of a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound having two characteristic structures has been found and the present invention has been completed.
  • the present invention includes a first transparent insulating substrate, a second transparent insulating substrate, and a liquid crystal layer containing a liquid crystal composition sandwiched between the first substrate and the second substrate.
  • a common electrode made of a transparent conductive material, a plurality of gate bus lines and data bus lines arranged in a matrix, Each pixel has a thin film transistor provided at an intersection of the gate bus line and the data bus line, and a pixel electrode driven by the transistor and made of a transparent conductive material,
  • the distance between the pixel electrode and the common electrode: R ( ⁇ m) and the applied voltage: E (V) satisfy the following two relationships: E / R ⁇ 3 (V / ⁇ m) E ⁇ 15 (V)
  • the liquid crystal composition has a negative dielectric anisotropy, a nematic phase-isotropic liquid transition temperature of 60 ° C. or higher, and
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or 2 to 2 carbon atoms
  • 8 represents an alkenyloxy group
  • A represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group
  • k represents 1 or 2
  • two A's are the same.
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms
  • R 4 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 8 carbon atoms
  • a liquid crystal display device containing at least one compound selected from the group of compounds represented.
  • the liquid crystal display element of the present invention is excellent in high-speed response, has the characteristics of less occurrence of display defects such as flicker, and has excellent display characteristics.
  • the liquid crystal display element of the present invention is useful for display elements such as liquid crystal TVs and monitors.
  • FIG. 2 The figure which shows typically an example of a structure of the liquid crystal display element of this invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display element shown in FIG. 1 taken along the line III-III in FIG.
  • the present invention has found an n-type liquid crystal composition optimum for a liquid crystal display element having a large potential difference gradient due to the interelectrode distance such as the FFS mode.
  • the display element of the present invention relates to a display element having a large potential difference gradient caused by the interelectrode distance such as FFS mode.
  • FFS mode liquid crystal display element
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal display element.
  • the liquid crystal display element 10 according to the present invention has a liquid crystal composition sandwiched between a first transparent insulating substrate 2 and a second transparent insulating substrate 7 that are arranged to face each other.
  • the first transparent insulating substrate 2 has an electrode layer 3 formed on the surface on the liquid crystal layer 5 side.
  • a pair of alignments that induce a homogeneous alignment between the liquid crystal layer 5 and the first transparent insulating substrate 2 and the second transparent insulating substrate 8 in direct contact with the liquid crystal composition constituting the liquid crystal layer 5.
  • the film 4 is provided, and the liquid crystal molecules in the liquid crystal composition are aligned so as to be substantially parallel to the substrates 2 and 7 when no voltage is applied.
  • the second substrate 2 and the first substrate 8 may be sandwiched between a pair of polarizing plates 1 and 8.
  • a color filter 6 is provided between the second substrate 7 and the alignment film 4.
  • the liquid crystal display element 10 includes a first polarizing plate 1, a first substrate 2, an electrode layer 3 including a thin film transistor, an alignment film 4, a liquid crystal layer 5 including a liquid crystal composition,
  • the alignment film 4, the color filter 6, the second substrate 7, and the second polarizing plate 8 are sequentially stacked.
  • the first substrate 2 and the second substrate 7 can be made of a transparent material having flexibility such as glass or plastic, and one of them can be an opaque material such as silicon.
  • the two substrates 2 and 7 are bonded together by a sealing material and a sealing material such as an epoxy thermosetting composition disposed in the peripheral region, and in order to maintain the distance between the substrates, for example, Spacer columns made of resin formed by granular spacers such as glass particles, plastic particles, alumina particles, or a photolithography method may be arranged.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of a region surrounded by the II line of the electrode layer 3 formed on the substrate 2 in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display element shown in FIG. 1 cut along the line III-III in FIG.
  • the electrode layer 3 including thin film transistors formed on the surface of the first substrate 2 includes a plurality of gate bus lines 26 for supplying scanning signals and a plurality of gate bus lines 26 for supplying display signals.
  • Data bus lines 25 are arranged in a matrix so as to cross each other. In FIG. 2, only a pair of gate bus lines 25 and a pair of data bus lines 24 are shown.
  • a unit pixel of the liquid crystal display device is formed by a region surrounded by the plurality of gate bus lines 26 and the plurality of data bus lines 25, and a pixel electrode 21 and a common electrode 22 are formed in the unit pixel. .
  • a thin film transistor including a source electrode 27, a drain electrode 24, and a gate electrode 28 is provided in the vicinity of an intersection where the gate bus line 26 and the data bus line 25 intersect each other.
  • the thin film transistor is connected to the pixel electrode 21 as a switch element that supplies a display signal to the pixel electrode 21.
  • a common line 29 is provided in parallel with the gate bus line 26.
  • the common line 29 is connected to the common electrode 22 in order to supply a common signal to the common electrode 22.
  • a preferred embodiment of the structure of the thin film transistor is provided, for example, as shown in FIG. 3 so as to cover the gate electrode 11 formed on the surface of the substrate 2 and the gate electrode 11 and cover the substantially entire surface of the substrate 2.
  • a protective film provided to cover a part of the surface of the gate insulating layer 12, the semiconductor layer 13 formed on the surface of the gate insulating layer 12 so as to face the gate electrode 11, and the semiconductor layer 17.
  • a drain electrode 16 provided so as to cover one side end of the protective layer 14 and the semiconductor layer 13 and to be in contact with the gate insulating layer 12 formed on the surface of the substrate 2, and the protection
  • a source electrode 17 which covers the film 14 and the other side end of the semiconductor layer 13 and is in contact with the gate insulating layer 12 formed on the surface of the substrate 2;
  • Has an insulating protective layer 18 provided to cover the electrode 16 and the source electrode 17, a.
  • An anodic oxide film (not shown) may be formed on the surface of the gate electrode 11 for reasons such as eliminating a step with the gate electrode.
  • Amorphous silicon, polycrystalline polysilicon, or the like can be used for the semiconductor layer 13, but when a transparent semiconductor film such as ZnO, IGZO (In—Ga—Zn—O), ITO, or the like is used, it results from light absorption. It is also preferable from the viewpoint of suppressing the adverse effect of the optical carrier and increasing the aperture ratio of the element.
  • an ohmic contact layer 15 may be provided between the semiconductor layer 13 and the drain electrode 16 or the source electrode 17 for the purpose of reducing the width and height of the Schottky barrier.
  • a material in which an impurity such as phosphorus such as n-type amorphous silicon or n-type polycrystalline polysilicon is added at a high concentration can be used.
  • the gate bus line 26, the data bus line 25, and the common line 29 are preferably metal films, more preferably Al, Cu, Au, Ag, Cr, Ta, Ti, Mo, W, Ni, or an alloy thereof, Al or Cu
  • the case of using the alloy wiring is particularly preferable.
  • the insulating protective layer 18 is a layer having an insulating function, and is formed of silicon nitride, silicon dioxide, silicon oxynitride film, or the like.
  • the common electrode 22 is a flat electrode formed on almost the entire surface of the gate insulating layer 12, while the pixel electrode 21 is an insulating protective layer 18 covering the common electrode 22. It is a comb-shaped electrode formed on the top. That is, the common electrode 22 is disposed at a position closer to the first substrate 2 than the pixel electrode 21, and these electrodes are disposed so as to overlap each other via the insulating protective layer 18.
  • the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), IZTO (Indium Zinc Tin Oxide), and the like. Since the pixel electrode 21 and the common electrode 22 are formed of a transparent conductive material, the area opened by the unit pixel area increases, and the aperture ratio and transmittance increase.
  • the pixel electrode 21 and the common electrode 22 have a horizontal inter-electrode distance in the substrate direction between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 in order to form a fringe electric field between these electrodes.
  • Rh is formed to be smaller than the distance G between the first substrate 2 and the second substrate 7.
  • the distance between electrodes: Rh represents the distance in the horizontal direction on the substrate between the electrodes.
  • the distance between the second substrate 7 and the second substrate 7 is smaller than G, and a fringe electric field E is formed. Therefore, the FFS type liquid crystal display element can use a horizontal electric field formed in a direction perpendicular to a line forming the comb shape of the pixel electrode 21 and a parabolic electric field.
  • the electrode width of the comb-shaped portion of the pixel electrode 21: l and the width of the gap of the comb-shaped portion of the pixel electrode 21: m are such that all the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 can be driven by the generated electric field. It is preferable to form.
  • the liquid crystal display element of the present invention is characterized in that the interelectrode distance between the pixel electrode and the common electrode: R ( ⁇ m) and the applied voltage: E (V) satisfy the following two relationships.
  • the applied voltage E (V) applied to the pixel electrode is determined by the material of the semiconductor, the dielectric constant of the liquid crystal material to be driven, etc., but is generally 20 V or less, and the power consumption 15V or less is preferable, 12V or less is preferable, 10V or less is more preferable, and 8V or less is particularly preferable.
  • the lower value of the driving voltage is preferable from the viewpoint of power consumption. About 1.2V is required, 3.3V or more is common, and 5V or more is more common.
  • the distance between electrodes: R ( ⁇ m) is characterized by being small compared to the VA mode or the like, but the definition of the distance means the minimum distance between the pixel electrode and the common electrode. This is different from the inter-electrode distance Rh horizontal to the substrate. That is, in the FFS mode, the horizontal interelectrode distance Rh may be 0, but R has a finite value because an insulating layer exists between the pixel electrode and the common electrode.
  • the inter-electrode distance shows a finite value, but in this case, the inter-electrode distance is smaller than the cell gap: G.
  • the distance between the electrodes is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less, further preferably 1 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.5 ⁇ m or less.
  • the cell gap of the liquid crystal display element is generally 5 to 1 ⁇ m, preferably 4 to 2 ⁇ m, more preferably 4 to 2.5 ⁇ m, and particularly preferably 4 to 3 ⁇ m.
  • the E / R value is characterized by 3 or more, preferably 5 or more, more preferably 10 or more, further preferably 15 or more, and particularly preferably 20 or more. .
  • the liquid crystal display element of the present invention since the liquid crystal display element of the present invention has a large potential difference gradient due to the distance between electrodes, the liquid crystal display element exhibits display characteristics different from those of an element having a small potential difference gradient. For example, a phenomenon called flicker, in which the brightness of the display element fluctuates periodically and the display flickers in small increments, especially when it can be visually recognized, even if it cannot be recognized, can be observed for a long time. It is known to induce fatigue, fatigue, etc. and adversely affect health.
  • the present inventors can easily form a portion having a large potential difference gradient and a portion having a small potential difference gradient in the display element. Has been found to occur easily. Then, the present invention has been completed by examining a combination of a display element in which flicker is hardly generated and a specific liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy.
  • the color filter 6 preferably forms a black matrix (not shown) in a portion corresponding to the thin film transistor and the storage capacitor 23 from the viewpoint of preventing light leakage.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the alignment direction of the liquid crystal induced by the alignment film 4.
  • a liquid crystal composition having negative dielectric anisotropy is used.
  • the angle ⁇ formed by the x-axis and the major axis direction of the liquid crystal molecules 30 is preferably approximately 0 to 45 °.
  • the angle ⁇ formed by the x-axis and the major axis direction of the liquid crystal molecules 30 is approximately 0 ° is shown. The reason for inducing the alignment direction of the liquid crystal is to increase the maximum transmittance of the liquid crystal display device.
  • the polarizing plate 1 and the polarizing plate 8 can be adjusted so that the viewing angle and the contrast are good by adjusting the polarizing axis of each polarizing plate, and the transmission axes thereof operate in the normally black mode.
  • any one of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 8 is preferably arranged so as to have a transmission axis parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules 30.
  • a retardation film for widening the viewing angle can also be used.
  • the FFS type liquid crystal display device 10 configured as described above generates a fringe electric field between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 by supplying an image signal (voltage) to the pixel electrode 21 via the thin film TFT.
  • the liquid crystal is driven by this electric field. That is, in a state where no voltage is applied, the liquid crystal molecules 30 are arranged so that the major axis direction thereof is parallel to the alignment direction of the alignment film 4.
  • an equipotential line of a parabolic electric field is formed between the pixel electrode 21 and the common electrode 22 up to the upper part of the pixel electrode 21 and the common electrode 22, and the liquid crystal molecules 30 in the liquid crystal layer 5 are formed.
  • the liquid crystal layer 5 is rotated along the generated electric field.
  • the major axis direction of the liquid crystal molecules 30 rotates so as to be perpendicular to the generated electric field direction.
  • the liquid crystal molecules 30 located near the pixel electrode 21 are easily affected by the fringe electric field, the liquid crystal molecules 30 having a negative dielectric anisotropy have a polarization direction on the minor axis of the molecule, so Does not rotate in a direction perpendicular to the alignment film 4, and the major axis direction of all the liquid crystal molecules 30 in the liquid crystal layer 5 can be maintained parallel to the alignment film 4. Therefore, excellent transmittance characteristics can be obtained as compared with the FFS type liquid crystal display element using the liquid crystal molecules 30 having positive dielectric anisotropy.
  • FIG. 5 is another example of a plan view in which the region surrounded by the II line of the electrode layer 3 formed on the substrate 2 in FIG. 1 is enlarged.
  • the pixel electrode 21 may have a slit.
  • the slit pattern may be formed to have an inclination angle with respect to the gate bus line 26 or the data bus line 25.
  • FIG. 6 is another example of a cross-sectional view of the liquid crystal display element shown in FIG. 1 cut along the line III-III in FIG.
  • FIG. 3 shows an example in which the common electrode 22 is formed on the gate insulating film 12.
  • the common electrode 22 is formed on the first substrate 2,
  • the pixel electrode 21 may be provided via the gate insulating film 12.
  • the electrode width of the pixel electrode 21: l, the electrode width of the common electrode 22: n, and the interelectrode distance: Rh are appropriately adjusted to such a width that all the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 5 can be driven by the generated electric field. It is preferable.
  • the pixel electrode 41 and the common electrode 42 may be provided in a state of being separated and meshed on the same surface. Also in the FFS display device having the structure shown in FIG. 7, the distance R between electrodes that is horizontal in the substrate direction is formed to be smaller than the distance G between the first substrate 2 and the second substrate 7. Since the FFS mode liquid crystal display element according to the present invention uses a specific liquid crystal composition, both high-speed response and suppression of display defects can be achieved.
  • the FFS mode liquid crystal display element for example, a vacuum injection method or a drop injection (ODF: One Drop Fill) method or the like.
  • ODF Drop injection
  • a dripping mark is defined as a phenomenon in which a mark in which a liquid crystal composition is dripped appears white when displaying black.
  • the occurrence of dripping marks is greatly affected by the liquid crystal material to be injected, but the influence is unavoidable depending on the configuration of the display element.
  • the thin film transistor formed in the display element, the pixel electrode 21 having a comb shape or a slit, and the like are only the thin alignment film 4 or the thin alignment film 4 and the thin insulating protective layer 18. Since there is no member that separates the liquid crystal composition, there is a high possibility that the ionic substance cannot be completely blocked, and it was impossible to avoid the formation of dripping marks due to the interaction between the metal material constituting the electrode and the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition of the present invention in combination in an FFS type liquid crystal display element, the occurrence of dripping marks can be effectively suppressed.
  • the liquid crystal display element can be kept at a high yield because liquid crystal can be stably dropped over a long period of time with little influence on abrupt pressure change or impact in the apparatus.
  • small liquid crystal display elements that are frequently used in smartphones that have been popular recently are difficult to control the deviation from the optimal value within a certain range because the optimal liquid crystal injection amount is small.
  • a stable discharge amount of a liquid crystal material can be realized even in a small liquid crystal display element.
  • R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or 2 to 2 carbon atoms
  • 8 represents an alkenyloxy group
  • A represents a 1,4-phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group
  • k represents 1 or 2
  • the total content of the compound represented by the general formula (I) is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, still more preferably 15% by mass, as the lower limit of the total content of the composition.
  • % By weight is particularly preferred, 25% by weight is most preferred, the upper limit is preferably 65% by weight, more preferably 55% by weight, still more preferably 50% by weight, particularly preferably 47% by weight, and most preferably 45% by weight. .
  • Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include compounds represented by a group of compounds represented by the following general formulas (Ia) to (Ie).
  • R 11 to R 15 and R 21 to R 25 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. Or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms.
  • the compound selected from the group of compounds represented by general formula (Ia) to general formula (Ie) preferably contains 1 to 10 types, particularly preferably 1 to 8 types, 1 to 5 types are particularly preferably contained, and 2 or more types of compounds are also preferably contained.
  • R 11 to R 15 and R 21 to R 25 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkoxy group having 2 to 8 carbon atoms. And more preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 2 to 5 carbon atoms.
  • R 11 and R 21 , R 12 and R 22 , R 13 and R 23 , R 14 and R 24 , R 15 and R 25 may be the same or different, but preferably represent different substituents. .
  • One of these is preferably the alkenyl group when used for applications in which response speed is important in the characteristics of the liquid crystal element.
  • both of them are preferably alkyl groups. Even when both are alkyl groups, the number of carbon atoms is preferably different.
  • R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • R 6 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable to contain at least one compound selected from the group of compounds represented by:
  • the compound represented by the general formula (III) is preferably a compound described below.
  • the content of the compound represented by the general formula (III) in the liquid crystal composition is preferably 5% by mass as the lower limit, and 15% by mass. More preferably, 20% by mass is further preferable, 23% by mass is particularly preferable, 25% by mass is most preferable, and the upper limit is preferably 70% by mass, more preferably 60% by mass, still more preferably 55% by mass, and 52% by mass. % Is particularly preferable, and 50% by mass is most preferable. More specifically, when emphasizing the response speed, the lower limit is preferably 20% by mass, more preferably 30% by mass, still more preferably 35% by mass, particularly preferably 38% by mass, and most preferably 35% by mass.
  • the upper limit is preferably 70% by mass, more preferably 60% by mass, even more preferably 55% by mass, particularly preferably 52% by mass, and most preferably 50% by mass.
  • the value is preferably 5% by mass, more preferably 15% by mass, still more preferably 20% by mass, particularly preferably 23% by mass, most preferably 25% by mass, and the upper limit is preferably 60% by mass, 50% by mass. Is more preferable, 45% by mass is further preferable, 42% by mass is particularly preferable, and 40% by mass is most preferable.
  • the ratio of the compound represented by the general formula (III) is such that the content of the compound represented by the general formula (III) is the lower limit of the total content of the compound represented by the general formula (I) in the liquid crystal composition.
  • the value is preferably 60% by weight, more preferably 70% by weight, further preferably 75% by weight, particularly preferably 78% by weight, most preferably 80% by weight, and the upper limit is preferably 90% by weight, 95% by weight. Is more preferable, 97% by mass is further preferable, 99% by mass is particularly preferable, and 100% by mass is preferable.
  • the compounds represented by d1), formula (Id-2), formula (Id), and formula (Ie2) are preferred.
  • the liquid crystal composition in the present invention contains one or more compounds represented by the general formula (II) as the second component.
  • R 3 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms
  • R 4 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 4 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkenyloxy group having 3 to 8 carbon atoms
  • the lower limit is preferably 10% by mass, more preferably 20% by mass, further preferably 25% by mass, % By weight is particularly preferred, 30% by weight is most preferred, and the upper limit is preferably 85% by
  • the compounds represented by the general formula (II) are represented by the following general formulas (IIa) to (IIc).
  • R 31 to R 33 and R 41 to R 43 represent the same meaning as R 3 and R 4 in the general formula (II)
  • the compounds represented by the general formula (IIa) are specifically the following formulas (IIa-1) to (IIa-8)
  • the compounds represented by formula (IIa-1) to (IIa-4) are more preferred, and the compounds represented by formula (IIa-1) and formula (IIa-3) are preferred. Further preferred.
  • the lower limit is preferably 2% by mass, more preferably 3% by mass
  • the upper limit is preferably 45% by mass, more preferably 35% by mass, and 30% by mass. More preferred is 27% by mass, and most preferred is 25% by mass.
  • -1) to the content of the compound represented by the formula (IIa-4) is preferably 50% by mass or more, and preferably 70% by mass or more in the compound represented by the general formula (IIa1). More preferably, it is more preferably 80% by mass or more.
  • the compounds represented by the formula (IIa-1), the formula (IIa-2) and the formula (IIa-3) should be used in combination.
  • the content of the compound represented by the formula (IIa-1), the formula (IIa-2) and the formula (IIa-3) is 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IIa). It is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the content of the compound represented by 1) and the formula (IIa-3) is preferably 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IIa), and more preferably 70% by mass or more. Preferably, it is more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the compounds represented by the general formula (IIb) are specifically the following formulas (IIb-1) to (IIb-8)
  • the compounds represented by formula (IIb-1) to (IIb-4) are more preferred, and the compounds represented by formula (IIb-1) to formula (IIb-3) are preferred. More preferred are compounds represented by formula (IIb-1) and formula (IIb-3).
  • -1) to the content of the compound represented by formula (IIb-4) is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more in the compound represented by (IIb). 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the content of the compound represented by the formula (IIb-3) is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more in the compound represented by the general formula (IIb). 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the content of the compound represented by 1) and the formula (IIb-3) is preferably 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IIa2), and more preferably 70% by mass or more.
  • it is more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the compounds represented by the general formula (IIc) are specifically the following formulas (IIc-1) to (IIc-4)
  • the compounds represented by the formula (IIc) are preferably 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IIc), and preferably 70% by mass or more. More preferably, it is more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • composition of the present invention preferably further contains a compound represented by the general formula (IV).
  • the compound represented by general formula (IV) excludes the compound represented by general formula (II).
  • R 7 and R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or 2 to 8 carbon atoms.
  • one or more hydrogen atoms in the alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or alkenyloxy group may be substituted with a fluorine atom
  • the methylene group in the oxy group may be substituted with an oxygen atom as long as the oxygen atoms are not continuously bonded, and may be substituted with a carbonyl group unless the carbonyl group is bonded continuously
  • a 1 and A 2 each independently represents a 1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group or a tetrahydropyran-2,5-diyl group, and A 1 and / or A 2 is 1,4 When representing a
  • the lower limit is preferably 2% by mass, more preferably 3% by mass, further preferably 4% by mass, and particularly preferably 5% by mass.
  • the upper limit is preferably 45% by mass, more preferably 35% by mass, still more preferably 30% by mass, particularly preferably 27% by mass, and most preferably 25% by mass.
  • R 7 and R 8 are preferably an alkyl group or an alkenyl group when the ring structure to be bonded is cyclohexane or tetrahydropyran, and an alkyl group, an alkoxy group or an alkenyl group when it is benzene. It is preferably a group.
  • R 7 and R 8 are each an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or the number of carbon atoms when the ring structure to be bonded is benzene.
  • It preferably represents an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, preferably represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms. More preferably, it represents an alkyl group having 3 to 5 carbon atoms or an alkoxy group having 2 to 4 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 3 or 5 carbon atoms or an alkoxy group having 2 or 4 carbon atoms, More preferably, it represents an alkoxy group having 2 or 4 carbon atoms, and is preferably a straight chain.
  • alkenyl group is preferable when importance is placed on improving the response speed of the display element, and an alkyl group is preferred when reliability such as voltage holding ratio is important.
  • alkenyl group the following formulas (i) to (iv)
  • a 1 and A 2 are each independently preferably a 1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group or a tetrahydropyran-2,5-diyl group.
  • Z 1 and Z 2 are each preferably a single bond when importance is placed on the reduction of viscosity, and —OCH 2 —, —OCF 2 —, —CH when importance is placed on increasing the absolute value of ⁇ . 2 O— or —CF 2 O— is preferable, and the oxygen atom is preferably arranged so as to be linked to the 2,3-difluorobenzene-1,4-diyl group.
  • n 1 + n 2 is preferably 2 or less, preferably 1 when importance is attached to the reduction of viscosity, and preferably 2 when importance is attached to T ni or an increase in ⁇ n.
  • R 7a1 and R 7a2 , R 8a1 and R 8a2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms.
  • an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms wherein one or more hydrogen atoms in the alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or alkenyloxy group may be substituted with a fluorine atom
  • the methylene group in the alkenyl group, alkoxy group or alkenyloxy group may be substituted with an oxygen atom unless the oxygen atom is continuously bonded, and may be substituted with a carbonyl group unless the carbonyl group is bonded continuously.
  • n a2 represents 0 or 1
  • a 1a2 represents a 1,4-cyclohexylene group, a 1,4-phenylene group or a tetrahydropyran-2,5-diyl group, and is represented by the general formulas (IVa1) and (IVa2)
  • One or more hydrogen atoms in the 1,4-phenylene group therein may be substituted with fluorine atoms.
  • It is preferably selected from the group of compounds represented by:
  • the compounds represented by the general formula (IVa1) are specifically the following formulas (IVa1-1) to (IVa1-9)
  • a compound represented by formula (IVa1-1) to formula (IVa1-4), formula (IVa1-9), or formula (IVa1-10) is preferred, and a compound represented by formula (IVa1-1) is preferred.
  • the compounds represented by formula (IVa1-3), formula (IVa1-9), and formula (IVa1-10) are more preferred, and the compounds represented by formula (IVa1-1) and formula (IVa1-9) are More preferred is a compound represented by formula (IVa1-1).
  • each compound represented by the general formula (IVa1) When four or more compounds represented by the general formula (IVa1) are used, they are represented by the formulas (IVa1-1) to (IVa1-4), the formula (IVa1-9), and the formula (IVa1-10).
  • the content of the compounds represented by formulas (IVa1-1) to (IVa1-4), (IVa1-9) and (IVa1-10) is It is preferably 50% by mass or more in the compound represented by (IVa1), more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and 85% by mass or more. Particularly preferred is 90% by mass or more.
  • the compounds represented by the formula (IVa1-1), the formula (IVa1-3) or the formula (IVa1-9) should be used in combination.
  • the content of the compound represented by the formula (IVa1-1), the formula (IVa1-3) and the formula (IVa1-9) is 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IVa1). It is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the compounds represented by the formula (IVa1-1) and the formula (IVa1-3) are combined, or the formula (IVa1-1) and the formula ( It is preferable to use a combination of the compounds represented by IVa1-9). In this case, a combination of the compounds represented by formula (IVa1-1) and formula (IVa1-3) is more preferred.
  • the content of the compound represented by the formula (IVa1-3) and the formula (IVa1-9) is preferably 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IVa1), and 70% by mass or more. More preferably, it is more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 85% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the compounds represented by the general formula (IVa2) are specifically the following general formulas (IVa2-1) to (IVa2-9)
  • R 7 has the same meaning as R 7 in the general formula (IV)
  • R 8 is the same meaning as R 8 in the general formula (IV).
  • the compound represented by these is preferable.
  • the compound represented by the general formula (IVa2) it is preferable to use the compound represented by the formula (IVa2-1), but the content of the compound represented by the formula (IVa2-1) Is preferably 50% by mass or more in the compound represented by the general formula (IVa2), more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and 85% by mass or more. It is particularly preferable that it is 90% by mass or more.
  • R 7 and R 8 in formula (IVa2) are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, or the number of carbon atoms Represents an alkenyloxy group having 2 to 8 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, preferably an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or 2 carbon atoms.
  • an alkenyl group having 5 to 5 carbon atoms still more preferably an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, more preferably a straight chain, and when both R 7 and R 8 are alkyl groups, The number of carbon atoms is preferably different.
  • compound R 8 represents a compound or R 7 butyl R 7 represents R 8 is an ethyl group represents a propyl group represents an ethyl group are preferred.
  • the 1,4-cyclohexyl group in the present application is preferably a trans-1,4-cyclohexyl group.
  • composition of the present invention may further contain a compound having only one ring structure represented by the general formula (V).
  • R 9 and R 10 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms. Represents an oxy group, and X 1 and X 2 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine atom, a hydrogen atom or a chlorine atom.) R 9 and R 10 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably R 9 and R 10 are different, and the total number of carbon atoms of the two alkyl groups is 5 or more. It is preferable that it is 10 or less. In this case, it is preferable that the carbon atom of one alkyl group is 5 to 10, and the other is 1 to 5.
  • X 1 and X 2 are each independently preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a fluorine atom or a hydrogen atom, more preferably a fluorine atom or a hydrogen atom.
  • the compound represented by the general formula (V) is more preferably the following compound.
  • R 9 , R 10 , X 1 and X 2 each independently represent the same meaning as in general formula (V).
  • general formula (Va1) or (Va3) is preferable, and general formula (Va1) is particularly preferable.
  • the content is preferably 1 to 10%, more preferably 1 to 8%, and particularly preferably 2 to 5.
  • the liquid crystal composition in the present invention contains the compounds represented by the general formula (I) and the general formula (II) as essential components, but is further a compound represented by the general formula (IV) (however, in general (Except for the compound represented by formula (II)).
  • the total content of the compounds represented by formula (I), formula (II) and general formula (IV) contained in the liquid crystal composition is preferably 80 to 100% by mass, more preferably 85 to 100% by mass. 90 to 100% by mass is more preferable, 95 to 100% by mass is particularly preferable, and 97 to 100% by mass is most preferable.
  • the total content of the compounds represented by the general formula (I) and the general formula (II) contained in the present liquid crystal composition is preferably 55% by mass, more preferably 65% by mass, and 70% by mass as the lower limit. More preferably, 73% by mass is particularly preferable, 75% by mass is most preferable, and the upper limit is preferably 85% by mass, more preferably 90% by mass, still more preferably 92% by mass, particularly preferably 94% by mass, and 95% by mass. % Is most preferred.
  • the liquid crystal composition of the present invention preferably does not contain a compound having a structure in which oxygen atoms such as a peracid (—CO—OO—) structure are bonded in the molecule.
  • the content of the compound having a carbonyl group is preferably 5% by mass or less with respect to the total mass of the composition, and 3% by mass or less. More preferably, it is more preferable to set it as 1 mass% or less, and it is most preferable not to contain substantially.
  • the content of a compound in which all the ring structures in the molecule are 6-membered rings is 80% relative to the total mass of the composition. It is preferably at least mass%, more preferably at least 90 mass%, even more preferably at least 95 mass%, and the liquid crystal is composed only of a compound having substantially all 6-membered ring structures in the molecule. Most preferably it constitutes a composition.
  • the content of the compound having a cyclohexenylene group as a ring structure is determined based on the total mass of the composition.
  • the content is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably substantially not contained.
  • the content of the compound having —CH ⁇ CH— as a linking group is 10% relative to the total mass of the composition. It is preferable to set it as mass% or less, It is more preferable to set it as 5 mass% or less, It is still more preferable not to contain substantially.
  • a hydrogen atom to reduce the content of the compound having the optionally substituted 2-methyl-1,4-diyl group halogen in the molecule is preferably 10% by mass or less with respect to the total mass of the composition, and is 5% by mass or less. It is more preferable that it is not substantially contained.
  • the alkenyl group when the compound contained in the composition of the present invention has an alkenyl group as a side chain, when the alkenyl group is bonded to cyclohexane, the alkenyl group preferably has 2 to 5 carbon atoms. When the alkenyl group is bonded to benzene, the alkenyl group preferably has 4 to 5 carbon atoms, and the unsaturated bond of the alkenyl group and benzene are preferably not directly bonded.
  • the content of the compound having an alkenyl group as a side chain and a 2,3-difluorobenzene-1,4-diyl group it is preferable to make content of the said compound into 10 mass% or less with respect to the total mass of the said composition, it is more preferable to set it as 5 mass% or less, and it is still more preferable not to contain substantially.
  • the value of the dielectric anisotropy ⁇ of the liquid crystal composition in the present invention has a negative dielectric anisotropy, and the absolute value of the dielectric anisotropy is 2 or more.
  • the value of the dielectric anisotropy ⁇ is preferably ⁇ 2.0 to ⁇ 6.0 at 25 ° C., more preferably ⁇ 2.5 to ⁇ 5.0, and ⁇ 2.5 to -4.0 is particularly preferable. More specifically, it is preferably -2.5 to -3.4 when the response speed is important, and -3 when the drive voltage is important. It is preferable that it is from .4 to -4.0.
  • the value of the refractive index anisotropy ⁇ n of the liquid crystal composition in the present invention is preferably 0.08 to 0.13 at 25 ° C., more preferably 0.09 to 0.12. More specifically, it is preferably 0.10 to 0.12 when corresponding to a thin cell gap, and preferably 0.08 to 0.10 when corresponding to a thick cell gap.
  • the rotational viscosity ( ⁇ 1 ) of the liquid crystal composition in the present invention is preferably 150 or less, more preferably 130 or less, and particularly preferably 120 or less.
  • Z as a function of rotational viscosity and refractive index anisotropy shows a specific value.
  • ⁇ 1 represents rotational viscosity
  • ⁇ n represents refractive index anisotropy.
  • Z is preferably 13000 or less, more preferably 12000 or less, and particularly preferably 11000 or less.
  • the nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (T ni ) of the liquid crystal composition in the present invention is 60 ° C. or higher, preferably 75 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, and still more preferably 90 ° C. It is above °C.
  • the liquid crystal composition of the present invention needs to have a specific resistance of 10 12 ( ⁇ ⁇ m) or more, preferably 10 13 ( ⁇ ⁇ m), and more preferably 10 14 ( ⁇ ⁇ m) or more.
  • the liquid crystal composition of the present invention may contain a normal nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, an antioxidant, an ultraviolet absorber, etc. in addition to the above-mentioned compounds.
  • chemical stability it is preferable not to have a chlorine atom in the molecule.
  • stability to light such as ultraviolet rays of the liquid crystal composition is required, conjugation represented by a naphthalene ring or the like. It is desirable that the molecule does not have a condensed ring having a long length and an absorption peak in the ultraviolet region.
  • the measured characteristics are as follows.
  • T NI Nematic phase-isotropic liquid phase transition temperature (° C) ⁇ n: refractive index anisotropy at 25 ° C. ⁇ : dielectric anisotropy at 25 ° C. ⁇ : viscosity at 20 ° C. (mPa ⁇ s) ⁇ 1 : rotational viscosity at 25 ° C. (mPa ⁇ s) Flicker: Flicker rate (%) when a rectangular wave electric field of 60 Hz, applied voltage of 6 mm and 3 mm is applied at 25 ° C.
  • the process suitability is that the liquid crystal is dropped by 50 pL at a time using a constant volume metering pump 100000 times in the ODF process, and the following “0 to 100 times, 101 to 200 times, 201 to 300 times, ..., 99901 to 100,000 times ”, the change in the amount of liquid crystal dropped 100 times each was evaluated in the following four stages.
  • the film thickness of the insulating film was measured with an electron microscope.
  • Example 1 Liquid Crystal Composition 1 and Comparative Example 1
  • a liquid crystal composition (liquid crystal composition 1) having the following composition was prepared and measured for physical properties. The results are shown in the following table.
  • the prepared liquid crystal composition 1 was injected into the liquid crystal display element, and various physical property values and display characteristics were evaluated.
  • the liquid crystal composition of Comparative Example 1 having a configuration different from that of the liquid crystal composition defined in the present invention was prepared, and a liquid crystal display element was similarly produced and evaluated.
  • the liquid crystal composition 1 has a T NI practical 76.6 ° C. as for TV liquid crystal composition has an absolute value larger [Delta] [epsilon], it is found to have a low ⁇ and optimal [Delta] n.
  • An FFS mode liquid crystal display element was prepared using the liquid crystal composition 1 and flicker was evaluated by the above-described method. As a result, extremely excellent evaluation results were shown.
  • liquid crystal display element of Comparative Example 1 was slightly inferior in terms of transmittance, contrast, and response speed, but it was found that the flicker characteristic was inferior to that of the display element of Example 1.
  • Example 2 Liquid Crystal Composition 2 and Comparative Example 2
  • a liquid crystal composition liquid crystal composition 2 having the following composition and a liquid crystal composition of Comparative Example 1 were prepared, and similarly, an FFS mode liquid crystal display element was prepared and its physical properties were measured. The results are shown in the following table.
  • liquid crystal composition of Comparative Example 2 having a configuration different from that of the liquid crystal composition defined in the present invention was prepared, and a liquid crystal display element was similarly prepared and evaluated.
  • the liquid crystal composition 2 has a practical liquid crystal phase temperature range as a liquid crystal composition for TV, has an absolute value of a large dielectric anisotropy, has a low viscosity, and an optimal ⁇ n. .
  • the liquid crystal display element of Comparative Example 2 was slightly inferior in terms of transmittance, contrast, and response speed, but it was found that the flicker characteristic was inferior to that of the display element of Example 2.
  • Examples 3 to 8 Liquid crystal compositions of Examples 3 to 8 having the compositions shown below were prepared, FFS mode display elements were similarly produced, and physical properties thereof were measured. The results are shown in the following table.
  • liquid crystal display elements of Examples 3 to 8 also have practical characteristics as a liquid crystal TV and effectively reduce the flicker characteristic of the FFS mode.
  • Example 9 to 16 Liquid crystal compositions of Examples 9 to 16 having the following compositions were prepared, FFS mode display elements were similarly produced, and physical properties thereof were measured. The results are shown in the following table.
  • liquid crystal display elements of Examples 9 to 16 also have practical characteristics as a liquid crystal TV and effectively reduce the flicker characteristic of the FFS mode. Furthermore, it has been found that these display elements have relatively high reliability.
  • Example 9 to 16 The liquid crystal compositions of Examples 17 and 18 having the following compositions were prepared. Similarly, FFS mode display elements were prepared and their physical properties were measured. The results are shown in the following table.
  • liquid crystal display elements of Examples 17 and 18 also have practical characteristics as a liquid crystal TV and effectively reduce the flicker characteristic of the FFS mode.

Abstract

　ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい液晶表示素子において、下記一般式（Ｉ）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び、下記一般式（ＩＩ）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する液晶表示素子を提供する。本発明の液晶表示素子は、誘電率異方性、粘度、ネマチック相上限温度、低温でのネマチック相安定性、γ１等の液晶表示素子としての諸特性及び表示素子の焼き付き特性を悪化させること無く、ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい液晶表示素子に用いることによりフリッカ等の優れた表示特性を実現可能な、誘電率異方性が負の液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供する。

Description

液晶表示素子
　本願発明は、誘電率異方性が負のネマチック晶組成物を用い、高透過率、高開口率に特徴を有する液晶表示装置に関する。
　表示品質が優れていることから、アクティブマトリクス方式液晶表示素子が、携帯端末、液晶テレビ、プロジェクタ、コンピューター等の市場に出されている。アクティブマトリクス方式は、画素毎にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）あるいはＭＩＭ（メタル・インシュレータ・メタル）等が使われており、この方式に用いられる液晶化合物あるいは液晶組成物は、高電圧保持率であることが重要視されている。また、更に広い視角特性を得るためにＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：垂直配向）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ　Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｅｎｄ，　Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードと組み合わせた液晶表示素子や、より明るい表示を得るためにＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードの反射型の液晶表示素子が提案されている。この様な液晶表示素子に対応するために、現在も新しい液晶化合物あるいは液晶組成物の提案がなされている。
　現在スマートホン用の液晶ディスプレイとしては、高品位で、視覚特性に優れるＩＰＳモードの液晶表示素子の一種であるフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置（Ｆｒｉｎｇｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍｏｄｅ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＦＳモード液晶表示装置）が広く用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。ＦＦＳモードは、ＩＰＳモードの低い開口率及び透過率を改善するため導入された方式であり、用いられている液晶組成物としては、低電圧化がし易いことから誘電率異方性が正のｐ型液晶組成物を用いた材料が広く用いられている。また、携帯端末用のＦＦＳモード表示素子については、さらなる省電力化の要求が強く、液晶素子メーカはＩＧＺＯを用いたアレイの採用等盛んな開発が続いている。
　一方、現在ｐ型材料を用いている液晶材料を、誘電率異方性が負のｎ型材料とすることによっても、透過率を改善することが可能となる（特許文献３参照）。これは、ＦＦＳモードがＩＰＳモードとは異なり完全な平行電界を生じるわけでは無く、ｐ型材料を用いた場合は画素電極に近い液晶分子はフリンジの電界に沿って液晶分子の長軸が傾くため透過率が悪化することによる。これに対しｎ型液晶組成物を用いた場合には、ｎ型組成物の分極方向が分子短軸方向にあることから、フリンジ電界の影響は、液晶分子を長軸に沿って回転させるのみで分子長軸は平行配列が維持されるため、透過率の低下は生じない。
　しかし、ｎ型液晶組成物はＶＡ用液晶組成物としては一般的であるが、ＶＡモードとＦＦＳモードでは、配向の方向、電界の向き、必要とされる光学特性のいずれの点を取っても異なる。さらに、ＦＦＳモードに代表される液晶表示素子は、後述するように電極の構造に特徴を有し、画素電極と共通電極との間の水平方向の電極間距離：Ｒｈの最小値は０であり、垂直成分の電極間距離：Ｒｖを加えても、電極間距離は、画素電極と共通電極の絶縁膜の膜厚のみと小さい。印加電圧：Ｅは表示素子により大きな差は無いことから、電極間距離が小さいことに起因して、部分的な電位差勾配が非常に大きい。これに比べて、ＶＡモードでは共通電極と画素電極は二つの基板の双方に電極を有するため、二つの電極間距離は液晶セルのセルギャップより小さくなることはない。したがって、ＶＡモードの電位差勾配は、電極間距離が小さいＦＦＳモード等の表示素子に比較して大きくなる点で異なる。電極間距離に起因する電位差勾配の大きさは、表示素子の設計に対する影響が大きく、焼き付きや滴下痕といった、従来の技術から効果の予測のつけにくい課題については、全く知見が無い状態である。従って、単純にＶＡ用に使用される液晶組成物を転用しても、今日求められるような高性能な液晶表示素子を構成することは困難であり、ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい、表示素子に最適化したｎ型液晶組成物の提供が求められている。
特開平１１－２０２３５６号公報 特開２００３－２３３０８３号公報 特開２００２－３１８１２号公報
　本発明の課題は、誘電率異方性（Δε）、粘度（η）、ネマチック相－等方性液体の転移温度（ＴＮＩ）、低温でのネマチック相安定性、回転粘度（γ１）等の液晶表示素子としての諸特性に優れ、ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい液晶表示素子に用いることにより優れた表示特性を実現可能なｎ型液晶組成物を用いた液晶表示素子を提供することにある。
　本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい液晶表示素子に最適な種々の液晶組成物の構成を検討した結果、二つの特徴的構造を有する液晶化合物を含有する液晶組成物の有用性を見出し本願発明の完成に至った。
　本願発明は、対向に配置された第一の透明絶縁基板と、第二の透明絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板との間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
前記第一基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスラインと、
前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタと、該トランジスタにより駆動され透明導電性材料からなる画素電極とを各画素毎に有し、
前記液晶層と、前記第一基板と第二基板のそれぞれの間にホモジニアス配向を誘起する配向膜層を有し、
前記画素電極と共通電極との間の電極間距離：Ｒ（μｍ）と印加電圧：Ｅ（Ｖ）とが次のふたつの関係を満たし、
Ｅ／Ｒ　≧　３　（Ｖ／μｍ）
Ｅ　≦　１５　（Ｖ）
前記液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、ネマチック相－等方性液体の転移温度が６０℃以上であり、誘電率異方性の絶対値が１．５以上であり、一般式（Ｉ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、Ａは１，４－フェニレン基又はトランス－１，４－シクロヘキシレン基を表し、ｋは１又は２を表すが、ｋが２の場合二つのＡは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び、下記一般式（ＩＩ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
（式中、Ｒ３は炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ４は炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数４～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数３～８のアルケニルオキシ基を表し、Ｂは１，４－フェニレン基又はトランス－１，４－シクロヘキシレン基を表し、ｍは０、１又は２を表すが、ｍが２の場合二つのＢは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する液晶表示素子を提供する。
　本発明の液晶表示素子は高速応答性に優れ、フリッカ等の表示不良の発生が少ない特徴を有し、優れた表示特性を有する。本発明の液晶表示素子は、液晶ＴＶ、モニター等の表示素子に有用である。
本発明の液晶表示素子の構成の一例を模式的に示す図 図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図 配向膜４により誘起された液晶の配向方向を模式的に示す図 図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域の他の例を拡大した平面図 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した他の例の断面図 液晶表示素子の電極構成を拡大した平面図
　前述の通り、本願発明は、ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい液晶表示素子に最適なｎ型液晶組成物を見出したものである。
（液晶表示素子）
　本発明の表示素子は、ＦＦＳモード等の電極間距離に起因する電位差勾配の大きい表示素子に関するものである。以下、図１～６を参照にして、電極間距離に起因する電位差勾配の大きい表示素子として代表的なＦＦＳモードの液晶表示素子の例を説明する。
　図１は、液晶表示素子の構成を模式的に示す図である。図１では、説明のために便宜上各構成要素を離間して記載している。本発明に係る液晶表示素子１０の構成は、図１に記載するように、対向に配置された第一の透明絶縁基板２と、第二の透明絶縁基板７との間に挟持された液晶組成物（または液晶層５）を有するＦＦＳモードの液晶表示素子であって、該液晶組成物として前記本発明の液晶組成物を用いたことに特徴を有するものである。第一の透明絶縁基板２は、液晶層５側の面に電極層３が形成されている。また、液晶層５と、第一の透明絶縁基板２及び第二の透明絶縁基板８のそれぞれの間に、液晶層５を構成する液晶組成物と直接当接してホモジニアス配向を誘起する一対の配向膜４を有し、該液晶組成物中の液晶分子は、電圧無印加時に前記基板２，７に対して略平行になるように配向されている。図１および図３に示すように、前記第二の基板２および前記第一の基板８は、一対の偏光板１，８により挟持されてもよい。さらに、図１では、前記第二の基板７と配向膜４との間にカラーフィルタ６が設けられている。
　すなわち、本発明に係る液晶表示素子１０は、第一の偏光板１と、第一の基板２と、薄膜トランジスタを含む電極層３と、配向膜４と、液晶組成物を含む液晶層５と、配向膜４と、カラーフィルタ６と、第二の基板７と、第二の偏光板８と、が順次積層された構成である。第一の基板２と第二の基板７はガラス又はプラスチックの如き柔軟性をもつ透明な材料を用いることができ、一方はシリコン等の不透明な材料でも良い。２枚の基板２、７は、周辺領域に配置されたエポキシ系熱硬化性組成物等のシール材及び封止材によって貼り合わされていて、その間には基板間距離を保持するために、例えば、ガラス粒子、プラスチック粒子、アルミナ粒子等の粒状スペーサーまたはフォトリソグラフィー法により形成された樹脂からなるスペーサー柱が配置されていてもよい。
　図２は、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図である。図２に示すように、第一の基板２の表面に形成されている薄膜トランジスタを含む電極層３は、走査信号を供給するための複数のゲートバスライン２６と表示信号を供給するための複数のデータバスライン２５とが、互いに交差してマトリクス状に配置されている。なお、図２には、一対のゲートバスライン２５及び一対のデータバスライン２４のみが示されている。
　複数のゲートバスライン２６と複数のデータバスライン２５とにより囲まれた領域により、液晶表示装置の単位画素が形成され、該単位画素内には、画素電極２１及び共通電極２２が形成されている。ゲートバスライン２６とデータバスライン２５が互いに交差している交差部近傍には、ソース電極２７、ドレイン電極２４およびゲート電極２８を含む薄膜トランジスタが設けられている。この薄膜トランジスタは、画素電極２１に表示信号を供給するスイッチ素子として、画素電極２１と連結している。また、ゲートバスライン２６と並行して、共通ライン２９が設けられる。この共通ライン２９は、共通電極２２に共通信号を供給するために、共通電極２２と連結している。
　薄膜トランジスタの構造の好適な一態様は、例えば、図３で示すように、基板２表面に形成されたゲート電極１１と、当該ゲート電極１１を覆い、且つ前記基板２の略全面を覆うように設けられたゲート絶縁層１２と、前記ゲート電極１１と対向するよう前記ゲート絶縁層１２の表面に形成された半導体層１３と、前記半導体層１７の表面の一部を覆うように設けられた保護膜１４と、前記保護層１４および前記半導体層１３の一方の側端部を覆い、かつ前記基板２表面に形成された前記ゲート絶縁層１２と接触するように設けられたドレイン電極１６と、前記保護膜１４および前記半導体層１３の他方の側端部を覆い、かつ前記基板２表面に形成された前記ゲート絶縁層１２と接触するように設けられたソース電極１７と、前記ドレイン電極１６および前記ソース電極１７を覆うように設けられた絶縁保護層１８と、を有している。ゲート電極１１の表面にゲート電極との段差を無くす等の理由により陽極酸化被膜（図示せず）を形成してもよい。
　前記半導体層１３には、アモルファスシリコン、多結晶ポリシリコンなどを用いることができるが、ＺｎＯ、ＩＧＺＯ（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＴＯ等の透明半導体膜を用いると、光吸収に起因する光キャリアの弊害を抑制でき、素子の開口率を増大する観点からも好ましい。
　さらに、ショットキー障壁の幅や高さを低減する目的で半導体層１３とドレイン電極１６またはソース電極１７との間にオーミック接触層１５を設けても良い。オーミック接触層には、ｎ型アモルファスシリコンやｎ型多結晶ポリシリコン等のリン等の不純物を高濃度に添加した材料を用いることができる。
　ゲートバスライン２６やデータバスライン２５、共通ライン２９は金属膜であることが好ましく、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ又はその合金がより好ましく、Ａｌ又はその合金の配線を用いる場合が特に好ましい。また、絶縁保護層１８は、絶縁機能を有する層であり、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ケイ素酸窒化膜等で形成される。
　図２及び図３に示す実施の形態では、共通電極２２はゲート絶縁層１２上のほぼ全面に形成された平板状の電極であり、一方、画素電極２１は共通電極２２を覆う絶縁保護層１８上に形成された櫛形の電極である。すなわち、共通電極２２は画素電極２１よりも第一の基板２に近い位置に配置され、これらの電極は絶縁保護層１８を介して互いに重なりあって配置される。画素電極２１と共通電極２２は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性材料により形成される。画素電極２１と共通電極２２が透明導電性材料により形成されるため、単位画素面積で開口される面積が大きくなり、開口率及び透過率が増加する。
　ＦＦＳモードの表示素子においては、画素電極２１と共通電極２２とは、これらの電極間にフリンジ電界を形成するために、画素電極２１と共通電極２２との間の基板方向に水平の電極間距離：Ｒｈが、第一の基板２と第二の基板７との距離：Ｇより小さくなるように形成されている。ここで、電極間距離：Ｒｈは各電極間の基板に水平方向の距離を表す。図３には、平板状の共通電極２２と櫛形の画素電極２１とが重なり合っているため、電極間距離：Ｒｈ＝０となる例が示されており、電極間距離：Ｒｈが第一の基板２と第二の基板７との距離（すなわち、セルギャップ）：Ｇよりも小さく、フリンジの電界Ｅが形成される。したがって、ＦＦＳ型の液晶表示素子は、画素電極２１の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向に形成される水平方向の電界と、放物線状の電界を利用することができる。画素電極２１の櫛状部分の電極幅：ｌ、及び、画素電極２１の櫛状部分の間隙の幅：ｍは、発生する電界により液晶層５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に形成することが好ましい。
　本発明の液晶表示素子は、画素電極と共通電極との間の電極間距離：Ｒ（μｍ）と印加電圧：Ｅ（Ｖ）とが次のふたつの関係を満たすことに特徴を有する。
Ｅ／Ｒ　≧　３　（Ｖ／μｍ）
Ｅ　≦　１５　（Ｖ）
　画素電極に印可される印加電圧：Ｅ（Ｖ）は、前記半導体の材質、駆動される液晶材料の誘電率等により決定されるものであるが、一般的には、２０Ｖ以下であり、消費電力の関係から１５Ｖ以下が好ましく、１２Ｖ以下が好ましく、１０Ｖ以下がさらに好ましく、８Ｖ以下が特に好ましい、駆動電圧の最低値は低い方が消費電力の観点からは好ましいが、前述の観点から、最低でも１．２Ｖ程度が必要であり、３．３Ｖ以上が一般的であり、５Ｖ以上がさらに一般的である。
　本発明において、電極間距離：Ｒ（μｍ）は、ＶＡモード等に比較して小さいことに特徴を有するものであるが、距離の定義は画素電極と共通電極の最小の距離を意味し、前記基板に水平の電極間距離Ｒｈとは異なる。すなわち、ＦＦＳモードにおいては、水平の電極間距離Ｒｈは０となる場合があるが、Ｒは画素電極と共通電極の間には絶縁層が存在することから、有限の値となる。
　画素電極及び共通電極を何れも櫛形の電極とした場合においても、電極間距離は有限の値を示すものであるが、この場合においても、電極間距離は、セルギャップ：Ｇより小さい。電極間距離は３μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましく、０．５μｍ以下が特に好ましい。
　液晶表示素子のセルギャップは５から１μｍが一般的であり、４から２μｍが好ましく、４から２．５μｍがより好ましく、４から３μｍが特に好ましい。
　以上より、本発明の液晶表示素子において、Ｅ／Ｒの値は３以上に特徴を有するものであるが、５以上が好ましく、１０以上がより好ましく、１５以上がさらに好ましく、２０以上が特に好ましい。
　上記のように、本発明の液晶表示素子は電極間距離に起因する電位差勾配の大きいことから、電位差勾配の小さい素子とは異なった表示特性を示す。例えば、フリッカと呼ばれる、表示素子の輝度が周期的に変動することにより、表示が小刻みにちらつく現象は、視覚的認識できる場合は特に、認識できない場合であっても、長時間見続けることで目の疲れ、倦怠感等を誘発し健康に悪影響を及ぼすことが知られている。
　本発明者らは、本発明のように電極間距離に起因する電位差勾配の大きい表示素子においては、表示素子中に電位差勾配の大きい部分と小さい部分とができやすいことから、特に前記フリッカの影響が発生し易いことを見出した。そして、フリッカが発生し難い表示素子と誘電率異方性が負の特定の液晶材料との組合せを検討し本発明の完成に至ったものである。
　カラーフィルタ６は、光の漏れを防止する観点で、薄膜トランジスタおよびストレイジキャパシタ２３に対応する部分にブラックマトリックス（図示せず）を形成することが好ましい。
　電極層３、及び、カラーフィルタ６上には、液晶層５を構成する液晶組成物と直接当接してホモジニアス配向を誘起する一対の配向膜４が設けられている。配向膜４は、例えば、ラビング処理されたポリイミド膜であり、各配向膜の配向方向は平行である。ここで、図４を用いて、本実施形態における配向膜４のラビング方向（液晶組成物の配向方向）について説明する。図４は、配向膜４により誘起された液晶の配向方向を模式的に示す図である。本発明においては、負の誘電率異方性を有する液晶組成物が用いられる。したがって、画素電極２１の櫛形を形成するラインに対して垂直な方向（水平電界が形成される方向）をｘ軸としたときに、該ｘ軸と液晶分子３０の長軸方向とのなす角θが、概ね０～４５°となるように配向されることが好ましい。図３に示す例では、ｘ軸と液晶分子３０の長軸方向とのなす角θが、概ね０°の例が示されている。このように液晶の配向方向を誘起するのは、液晶表示装置の最大透過率を高めるためである。
　また、偏光板１及び偏光板８は、各偏光板の偏光軸を調整して視野角やコントラストが良好になるように調整することができ、それらの透過軸がノーマリブラックモードで作動するように、互いに直行する透過軸を有することが好ましい。特に、偏光板１及び偏光板８のうちいずれかは、液晶分子３０の配向方向と平行な透過軸を有するように配置することが好ましい。また、コントラストが最大になるように液晶の屈折率異方性Δｎとセル厚ｄとの積を調整することが好ましい。更に、視野角を広げるための位相差フィルムも使用することもできる。
　上記のような構成のＦＦＳ型の液晶表示装置１０は、薄膜ＴＦＴを介して画素電極２１に画像信号（電圧）を供給することで、画素電極２１と共通電極２２との間にフリンジ電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。すなわち、電圧を印加しない状態では、液晶分子３０は、その長軸方向が、配向膜４の配向方向と平行になるように配置している。電圧を印加すると、画素電極２１と共通電極２２との間に放物線形の電界の等電位線が画素電極２１と共通電極２２の上部にまで形成され、液晶層５内の液晶分子３０は、形成された電界に沿って液晶層５内を回転する。本発明では、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０を用いるため、液晶分子３０の長軸方向が、発生した電界方向に直行するように回転する。画素電極２１の近くに位置する液晶分子３０はフリンジ電界の影響を受けやすいものの、負の誘電率異方性を有する液晶分子３０は分極方向が分子の短軸にあることから、その長軸方向が配向膜４に対して直行する方向に回転することはなく、液晶層５内の全ての液晶分子３０の長軸方向は、配向膜４に対して平行方向を維持できる。したがって、正の誘電率異方性を有する液晶分子３０を用いたＦＦＳ型の液晶表示素子に比べて、優れた透過率特性を得ることができる。
　図１～図４を用いて説明したＦＦＳ型の液晶表示素子は一例であって、本発明の技術的思想から逸脱しない限りにおいて、他の様々な形態で実施することが可能である。例えば、図５は、図１における基板２上に形成された電極層３のＩＩ線で囲まれた領域を拡大した平面図の他の例である。図５に示すように、画素電極２１がスリットを有する構成としてもよい。また、スリットのパターンを、ゲートバスライン２６又はデータバスライン２５に対して傾斜角を持つようにして形成してもよい。
　また、図６は、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線方向に図１に示す液晶表示素子を切断した断面図の他の例である。図６に示す例では、櫛形あるいはスリットを有する共通電極２２を用いており、画素電極２１と共通電極２２との基板方向に水平の電極間距離はＲ＝αとなる。さらに、図３では共通電極２２がゲート絶縁膜１２上に形成されている例が示されていたが、図６に示されるように、共通電極２２を第一の基板２上に形成して、ゲート絶縁膜１２を介して画素電極２１を設けるようにしてもよい。画素電極２１の電極幅：ｌ、共通電極２２の電極幅：ｎ、及び、電極間距離：Ｒｈは、発生する電界により液晶層５内の液晶分子が全て駆動され得る程度の幅に適宜調整することが好ましい。
　また、図７に示すように、画素電極４１及び共通電極４２が同一面上に離間して噛合した状態で設けられていてもよい。図７に示す構造のＦＦＳ型表示素子においても、基板方向に水平の電極間距離Ｒが、第一の基板２と第二の基板７との距離：Ｇより小さくなるように形成される。 
　本発明に係るＦＦＳモードの液晶表示素子は、特定の液晶組成物を用いているため、高速応答と表示不良の抑制を両立させることができる。
　また、ＦＦＳモードの液晶表示素子は、第一の基板２と第二の基板７との間に液晶層５を注入する際、例えば、真空注入法又は滴下注入（ＯＤＦ：Ｏｎｅ　Ｄｒｏｐ　Ｆｉｌｌ）法等の方法が行われるが、本願発明においては、ＯＤＦ法において、液晶組成物を基板に滴下した際の滴下痕の発生を抑えることができる。なお、滴下痕とは、黒表示した場合に液晶組成物を滴下した痕が白く浮かび上がる現象と定義する。
　滴下痕の発生は、注入される液晶材料に大きな影響を受けるものであるが、さらに、表示素子の構成によってもその影響は避けられない。ＦＦＳモードの液晶表示素子においては、表示素子中に形成される薄膜トランジスター、及び、櫛形やスリットを有する画素電極２１等は、薄い配向膜４、あるいは薄い配向膜４と薄い絶縁保護層１８等しか液晶組成物を隔てる部材が無いことから、イオン性物質を遮断しきれない可能性が高く、電極を構成する金属材料と液晶組成物の相互作用による滴下痕の発生を避けることができなかったが、ＦＦＳ型の液晶表示素子において本願発明の液晶組成物を組み合わせて用いることにより、効果的に滴下痕の発生が抑えられる。
　また、ＯＤＦ法による液晶表示素子の製造工程においては、液晶表示素子のサイズに応じて最適な液晶注入量を滴下する必要があるが、本願発明の液晶組成物は、例えば、液晶滴下時に生じる滴下装置内の急激な圧力変化や衝撃に対する影響が少なく、長時間にわたって安定的に液晶を滴下し続けることが可能であるため、液晶表示素子の歩留まりを高く保持することもできる。特に、最近流行しているスマートフォンに多用される小型液晶表示素子は、最適な液晶注入量が少ないために最適値からのずれを一定範囲内に制御すること自体が難しいが、本願発明の液晶組成物を用いることにより、小型液晶表示素子においても安定した液晶材料の吐出量を実現できる。
（液晶層）
　本発明における液晶組成物は、第一成分として一般式（Ｉ）で表される化合物を１種または２種以上含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
（式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、Ａは１，４－フェニレン基又はトランス－１，４－シクロヘキシレン基を表し、ｋは１又は２を表すが、ｋが２の場合二つのＡは同一であっても異なっていてもよい。）
　一般式（Ｉ）で表される化合物の合計含有量は、組成物全体の含有量の内、下限値としては５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましく、１５質量％が更に好ましく、２０質量％が特に好ましく、２５質量％が最も好ましく、上限値としては６５質量％が好ましく、５５質量％がより好ましく、５０質量％が更に好ましく、４７質量％が特に好ましく、４５質量％が最も好ましい。
　一般式（Ｉ）で表される化合物としては、具体的には、例えば下記一般式（Ｉ－ａ）から一般式（Ｉ－ｅ）で表される化合物群で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
（式中、Ｒ１１～Ｒ１５及びＲ２１～Ｒ２５は、それぞれ独立して炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表す。）
　一般式（Ｉ－ａ）～一般式（Ｉ－ｅ）で表される化合物群から選ばれる化合物は、１種～１０種含有することが好ましく、１種～８種含有することが特に好ましく、１種～５種含有することが特に好ましく、２種以上の化合物を含有することも好ましい。
　Ｒ１１～Ｒ１５及びＲ２１～Ｒ２５は、それぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基又は炭素原子数２～８のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数１～５のアルキル基、炭素原子数２～５のアルケニル基又は炭素原子数２～５のアルコキシ基を表すことがより好ましく、アルケニル基を表す場合は次に記載する式（ｉ）～式（ｉｖ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
（式中、環構造へは右端で結合するものとする。）
で表される構造が好ましい。
　又、Ｒ１１及びＲ２１、Ｒ１２及びＲ２２、Ｒ１３及びＲ２３、Ｒ１４及びＲ２４、Ｒ１５及びＲ２５は同一でも異なっていても良いが、異なった置換基を表すことが好ましい。液晶素子の特性において、応答速度を重視する用途に使用する場合には、これらの一方が前記アルケニル基であることが好ましい。一方、液晶表示素子において信頼性を特に重視する場合には、これらの双方がアルキル基であることが好ましい。双方がアルキル基である場合においても、その炭素原子数は異なっていることが好ましい。
　これらの点から、一方が前記アルケニル基である一般式（Ｉ）で表される化合物として、下記一般式（ＩＩＩ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
（式中、Ｒ５は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ６は炭素原子数１～５のアルキル基、炭素原子数２～５のアルケニル基、炭素原子数１～４のアルコキシ基を表す。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有することが好ましい。
　一般式（ＩＩＩ）で表される化合物は、より具体的には次に記載する化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　一般式（ＩＩＩ）で表される化合物を含有する場合は、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては５質量％が好ましく、１５質量％がより好ましく、２０質量％が更に好ましく、２３質量％が特に好ましく、２５質量％が最も好ましく、上限値としては７０質量％が好ましく、６０質量％がより好ましく、５５質量％が更に好ましく、５２質量％が特に好ましく、５０質量％が最も好ましい。より具体的には、応答速度を重視する場合には下限値としては２０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましく、３５質量％が更に好ましく、３８質量％が特に好ましく、３５質量％が最も好ましく、上限値としては７０質量％が好ましく、６０質量％がより好ましく、５５質量％が更に好ましく、５２質量％が特に好ましく、５０質量％が最も好ましく、より駆動電圧を重視する場合には下限値としては５質量％が好ましく、１５質量％がより好ましく、２０質量％が更に好ましく、２３質量％が特に好ましく、２５質量％が最も好ましく、上限値としては６０質量％が好ましく、５０質量％がより好ましく、４５質量％が更に好ましく、４２質量％が特に好ましく、４０質量％が最も好ましい。一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の割合は、液晶組成物における一般式（Ｉ）で表される化合物の合計含有量の内、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物の含有量が下限値としては６０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましく、７５質量％が更に好ましく、７８質量％が特に好ましく、８０質量％が最も好ましく、上限値としては９０質量％が好ましく、９５質量％がより好ましく、９７質量％が更に好ましく、９９質量％が特に好ましく、１００質量％が好ましい。
　また、一般式（ＩＩＩ）で表される化合物以外の一般式（Ｉ－ａ）から一般式（Ｉ－ｅ）で表される化合物としては、より具体的には次に記載する化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
これらの中でも、式（ＩＩＩ－ａ２）、式（ＩＩＩ－ｂ２）、式（Ｉ－ａ１）～式（Ｉ－ａ６）、式（Ｉ－ｂ２）、式（Ｉ－ｂ６）、式（Ｉ－ｄ１）、式（Ｉ－ｄ２）、式（Ｉ－ｄ）、及び式（Ｉ－ｅ２）で表される化合物が好ましい。
　本発明における液晶組成物は、第二成分として一般式（ＩＩ）で表される化合物を１種または２種以上含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
（式中、Ｒ３は炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ４は炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数４～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数３～８のアルケニルオキシ基を表し、Ｂは１，４－フェニレン基又はトランス－１，４－シクロヘキシレン基を表し、ｍは０、１又は２を表すが、ｍが２の場合二つのＢは同一であっても異なっていてもよい。）
　一般式（ＩＩ）で表される化合物で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては１０質量％が好ましく、２０質量％がより好ましく、２５質量％が更に好ましく、２８質量％が特に好ましく、３０質量％が最も好ましく、上限値としては８５質量％が好ましく、７５質量％がより好ましく、７０質量％が更に好ましく、６７質量％が特に好ましく、６５質量％が最も好ましい。
　一般式（ＩＩ）で表される化合物は次に記載する一般式（ＩＩａ）～一般式（ＩＩｃ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
（式中、Ｒ３１～Ｒ３３及びＲ４１～Ｒ４３は一般式（ＩＩ）におけるＲ３及びＲ４と同じ意味を表す）で表される化合物群の中から少なくとも１種以上選ばれることが好ましいが、２種以上選ばれることがより好ましい。
　一般式（ＩＩａ）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＩａ－１）～式（ＩＩａ－８）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
で表される化合物が好ましいが、式（ＩＩａ－１）～式（ＩＩａ－４）で表される化合物がより好ましく、式（ＩＩａ－１）及び式（ＩＩａ－３）で表される化合物が更に好ましい。
　一般式（ＩＩａ）で表される化合物は、下限値としては２質量％が好ましく、３質量％がより好ましく、上限値としては４５質量％が好ましく、３５質量％がより好ましく、３０質量％が更に好ましく、２７質量％が特に好ましく、２５質量％が最も好ましい。
　一般式（ＩＩａ）で表される化合物を４種以上使用する場合には、式（ＩＩａ－１）～式（ＩＩａ－４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩａ－１）～式（ＩＩａ－４）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ１）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましい。
　一般式（ＩＩａ）で表される化合物を３種使用する場合には、式（ＩＩａ－１）、式（ＩＩａ－２）及び式（ＩＩａ－３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩａ－１）　、式（ＩＩａ－２）及び式（ＩＩａ－３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＩａ）で表される化合物を２種使用する場合には、式（ＩＩａ－１）及び式（ＩＩａ－３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩａ－１）及び式（ＩＩａ－３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＩｂ）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－８）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
で表される化合物が好ましいが、式（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－４）で表される化合物がより好ましく、式（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－３）で表される化合物が更に好ましく、式（ＩＩｂ－１）及び式（ＩＩｂ－３）で表される化合物が特に好ましい。
　一般式（ＩＩｂ）で表される化合物を４種以上使用する場合には、式（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－４）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－４）で表される化合物の含有量が、（ＩＩｂ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＩｂ）で表される化合物を３種使用する場合には、（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｂ－１）～式（ＩＩｂ－３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩｂ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＩｂ）で表される化合物を２種使用する場合には、式（ＩＩｂ－１）及び式（ＩＩｂ－３）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｂ－１）及び式（ＩＩｂ－３）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩａ２）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＩｃ）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＩｃ－１）～（ＩＩｃ－４）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
で表される化合物が好ましいが、式（ＩＩｃ－１）又は式（ＩＩｃ－２）で表される化合物が好ましい。
　一般式（ＩＩｃ）で表される化合物を２種以上使用する場合には、式（ＩＩｃ－１）及び式（ＩＩｃ－２）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＩｃ－１）及び式（ＩＩｃ－２）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＩｃ）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　本発明の組成物は、更に一般式（ＩＶ）で表される化合物を含有することが好ましい。ただし、一般式（ＩＶ）で表される化合物は、一般式（ＩＩ）で表される化合物を除くものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
（式中Ｒ７及びＲ８はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立して、１，４－シクロヘキシレン基、１，４－フェニレン基又はテトラヒドロピラン－２，５－ジイル基を表すが、Ａ１又は／及びＡ２が１，４－フェニレン基を表す場合、該１，４－フェニレン基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
Ｚ１及びＺ２はそれぞれ独立して単結合、－ＯＣＨ２－、－ＯＣＦ２－、－ＣＨ２Ｏ－、又はＣＦ２Ｏ－を表し、ｎ１及びｎ２はそれぞれ独立して、０、１、２又は３を表すが、ｎ１＋ｎ２は１～３であり、Ａ１、Ａ２、Ｚ１及び／又はＺ２が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよいが、ｎ１が１又は２でありｎ２が０でありＡ１の少なくとも１つが１，４－シクロへキシレン基でありすべてのＺ１が単結合である化合物を除く。）
　一般式（ＩＶ）で表される化合物の液晶組成物中の含有率として、下限値としては２質量％が好ましく、３質量％がより好ましく、４質量％が更に好ましく、５質量％が特に好ましく、上限値としては４５質量％が好ましく、３５質量％がより好ましく、３０質量％が更に好ましく、２７質量％が特に好ましく、２５質量％が最も好ましい。
　一般式（ＩＶ）において、Ｒ７及びＲ８は、結合する環構造がシクロヘキサン又はテトラヒドロピランである時はアルキル基又はアルケニル基であることが好ましく、ベンゼンである時はアルキル基、アルコキシ基又はアルケニル基であることが好ましい。シクロヘキサン又はテトラヒドロピランである時は、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数１～８のアルキル基を表すことがより好ましく、炭素原子数３～５のアルキル基を表すことがより好ましく、炭素原子数３又は５のアルキル基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましい。また、一般式（ＩＶ）において、Ｒ７及びＲ８は、結合する環構造がベンゼンである時は、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数１～８のアルキル基又は炭素原子数１～８のアルコキシ基を表すことが好ましく、炭素原子数３～５のアルキル基又は炭素原子数２～４のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数３又は５のアルキル基又は炭素原子数２又は４のアルコキシ基を表すことがより好ましく、炭素原子数２又は４のアルコキシ基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましい。
　表示素子の応答速度の改善を重視する場合はアルケニル基が好ましく、電圧保持率等の信頼性を重視する場合にはアルキル基が好ましい。アルケニル基としては次に記載する式（ｉ）　～式（ｉｖ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
（式中、環構造へは右端で結合するものとする。）
で表される構造が好ましい。
　Ａ１及びＡ２はそれぞれ独立して、１，４－シクロヘキシレン基、１，４－フェニレン基又はテトラヒドロピラン－２，５－ジイル基が好ましい。
　Ｚ１及びＺ２はそれぞれ独立して粘度の低減を重視する場合には単結合が好ましく、Δεの絶対値を大きくすることを重視する場合には－ＯＣＨ２－、－ＯＣＦ２－、－ＣＨ２Ｏ－、又は－ＣＦ２Ｏ－が好ましく、酸素原子が２，３－ジフルオロベンゼン－１，４－ジイル基に連結するように配置されることが好ましい。
　ｎ１＋ｎ２は２以下が好ましく、粘度の低減を重視する場合には１が好ましく、Ｔｎｉを重視する場合やΔｎの増大を重視する場合には２が好ましい。
　一般式（ＩＶ）で表される化合物は次に記載する一般式（ＩＶａ１）及び（ＩＶａ２）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
（式中、Ｒ７ａ１及びＲ７ａ２、Ｒ８ａ１及びＲ８ａ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
ｎａ２は０又は１を表し、Ａ１ａ２は１，４－シクロヘキシレン基、１，４－フェニレン基又はテトラヒドロピラン－２，５－ジイル基を表し、一般式（ＩＶａ１）及び一般式（ＩＶａ２）中の１，４－フェニレン基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）
で表される化合物群の中から選ばれることが好ましい。
　一般式（ＩＶａ１）で表される化合物は具体的には次に記載する式（ＩＶａ１－１）～式（ＩＶａ１－９）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
で表される化合物が好ましいが、式（ＩＶａ１－１）～式（ＩＶａ１－４）、式（ＩＶａ１－９）、式（ＩＶａ１－１０）、で表される化合物が好ましく、式（ＩＶａ１－１）式（ＩＶａ１－３）、式（ＩＶａ１－９）、及び式（ＩＶａ１－１０）で表される化合物がより好ましく、式（ＩＶａ１－１）及び式（ＩＶａ１－９）で表される化合物がさらに好ましく、式（ＩＶａ１－１）で表される化合物が特に好ましい。
　一般式（ＩＶａ１）で表される化合物を４種以上使用する場合には、式（ＩＶａ１－１）～式（ＩＶａ１－４）、式（ＩＶａ１－９）、式（ＩＶａ１－１０）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＶａ１－１）～式（ＩＶａ１－４）、式（ＩＶａ１－９）、式（ＩＶａ１－１０）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＶａ１）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＶａ１）で表される化合物を３種使用する場合には、式（ＩＶａ１－１）、式（ＩＶａ１－３）又は式（ＩＶａ１－９）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、式（ＩＶａ１－１）、式（ＩＶａ１－３）及び式（ＩＶａ１－９）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＶａ１）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＶａ１）で表される化合物を２種使用する場合には、式（ＩＶａ１－１）及び式（ＩＶａ１－３）で表される化合物を組み合わせ、又は式（ＩＶａ１－１）及び式（ＩＶａ１－９）で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましく、この場合式（ＩＶａ１－１）及び式（ＩＶａ１－３）で表される化合物を組み合わせがより好ましい、式（ＩＶａ１－１）、式（ＩＶａ１－３）及び式（ＩＶａ１－９）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＶａ１）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＶａ２）で表される化合物は具体的には次に記載する一般式（ＩＶａ２－１）～一般式（ＩＶａ２－９）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
（式中、Ｒ７は一般式（ＩＶ）におけるＲ７と同じ意味を表し、Ｒ８は一般式（ＩＶ）におけるＲ８と同じ意味を表す。）
で表される化合物が好ましい。
　一般式（ＩＶａ２）で表される化合物を使用する場合には、式（ＩＶａ２－１）で表される化合物を使用することが好ましいが、式（ＩＶａ２－１）で表される化合物の含有量が、一般式（ＩＶａ２）で表される化合物中の５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましく、８５質量％以上であることが特に好ましく、９０質量％以上であることが最も好ましい。
　一般式（ＩＶａ２）におけるＲ７及びＲ８はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表すが、炭素原子数１～８のアルキル基又は炭素原子数２～８のアルケニル基を表すことが好ましく、炭素原子数２～５のアルキル基又は炭素原子数２～５のアルケニル基を表すことがより好ましく、炭素原子数２～５のアルキル基を表すことが更に好ましく、直鎖であることが好ましく、Ｒ７及びＲ８が共にアルキル基である場合には、それぞれの炭素原子数は異なっている方が好ましい。
　更に詳述すると、Ｒ７がプロピル基を表しＲ８がエチル基を表す化合物又はＲ７がブチル基を表しＲ８がエチル基を表す化合物が好ましい。
　本願における１，４－シクロヘキシル基はトランス－１，４－シクロヘキシル基であることが好ましい。
　本発明の組成物は、更に一般式（Ｖ）で表される一つの環構造のみを有する化合物を含有することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
（Ｒ９及びＲ１０はそれぞれ独立して、炭素原子数１～１０のアルキル基、炭素原子数２～１０のアルケニル基、炭素原子数１～１０のアルコキシ基又は炭素原子数２～１０のアルケニルオキシ基を表し、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～３のアルキル基、フッ素原子、水素原子または塩素原子を表す。）
　Ｒ９及びＲ１０はそれぞれ独立して、炭素原子数１～１０のアルキル基が好ましく、Ｒ９及びＲ１０が異なっていることがより好ましく、二つのアルキル基の炭素原子数の合計が５以上１０以下であることが好ましい。この場合、一方のアルキル基の炭素原子が５から１０であり、もう一方が１から５であることが好ましい。
　Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～３のアルキル基、フッ素原子または水素原子が好ましく、フッ素原子または水素原子がより好ましい。
　一般式（Ｖ）で表される化合物は、具体的には下記の化合物がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
（Ｒ９、Ｒ１０、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立して一般式（Ｖ）と同じ意味を表す。）
この中でも、一般式（Ｖａ１）または（Ｖａ３）が好ましく、一般式（Ｖａ１）が特に好ましい。
一般式（Ｖ）で表される化合物を含有する場合、その含有量は、１から１０％が好ましく、１から８％がより好ましく、２から５が特に好ましい。
　より具体的には、以下の化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
　本発明における液晶組成物は、一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）で表される化合物を必須の成分とするものであるが、更に一般式（ＩＶ）で表される化合物（ただし、一般式（ＩＩ）で表される化合物を除く）を含有することができる。液晶組成物中に含有する式（Ｉ）、式（ＩＩ）、及び一般式（ＩＶ）で表される化合物の合計含有量は、８０～１００質量％が好ましく、８５～１００質量％がより好ましく、９０～１００質量％が更に好ましく、９５～１００質量％が特に好ましく、９７～１００質量％が最も好ましい。
　本願液晶組成物中に含有する一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）で表される化合物の合計含有量は下限値としては５５質量％が好ましく、６５質量％がより好ましく、７０質量％が更に好ましく、７３質量％が特に好ましく、７５質量％が最も好ましく、上限値としては８５質量％が好ましく、９０質量％がより好ましく、９２質量％が更に好ましく、９４質量％が特に好ましく、９５質量％が最も好ましい。
　本願発明の液晶組成物は、分子内に過酸（－ＣＯ－ＯＯ－）構造等の酸素原子同士が結合した構造を持つ化合物を含有しないことが好ましい。
　液晶組成物の信頼性及び長期安定性を重視する場合にはカルボニル基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して５質量％以下とすることが好ましく、３質量％以下とすることがより好ましく、１質量％以下とすることが更に好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
　分子内の環構造がすべて６員環である化合物の含有量を多くすることが好ましく、分子内の環構造がすべて６員環である化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して８０質量％以上とすることが好ましく、９０質量％以上とすることがより好ましく、９５質量％以上とすることが更に好ましく、実質的に分子内の環構造がすべて６員環である化合物のみで液晶組成物を構成することが最も好ましい。
　液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、環構造としてシクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、シクロヘキセニレン基を有する化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
　液晶組成物の酸化による劣化を抑えるためには、連結基として－ＣＨ＝ＣＨ－を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、当該化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
　粘度の改善及びＴＮＩの改善を重視する場合には、水素原子がハロゲンに置換されていてもよい２－メチルベンゼン－１，４－ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を少なくすることが好ましく、前記２－メチルベンゼン－１，４－ジイル基を分子内に持つ化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
　本発明の組成物に含有される化合物が、側鎖としてアルケニル基を有する場合、前記アルケニル基がシクロヘキサンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は２～５であることが好ましく、前記アルケニル基がベンゼンに結合している場合には当該アルケニル基の炭素原子数は４～５であることが好ましく、前記アルケニル基の不飽和結合とベンゼンは直接結合していないことが好ましい。また、液晶組成物の安定性を重視する場合には、側鎖としてアルケニル基を有しかつ２，３－ジフルオロベンゼン－１，４－ジイル基を有する化合物の含有量を少なくすることが好ましく、当該化合物の含有量を前記組成物の総質量に対して１０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましく、実質的に含有しないことが更に好ましい。
　本発明における液晶組成物の誘電率異方性Δεの値は負の誘電率異方性を有し、誘電率異方性の絶対値は２以上である。誘電率異方性Δεの値は、２５℃において、－２．０から－６．０であることが好ましく、－２．５から－５．０であることがより好ましく、－２．５から－４．０であることが特に好ましいが、更に詳述すると、応答速度を重視する場合には－２．５～－３．４であることが好ましく、駆動電圧を重視する場合には－３．４～－４．０であることが好ましい。
　本発明における液晶組成物の屈折率異方性Δｎの値は、２５℃において、０．０８から０．１３であることが好ましいが、０．０９から０．１２であることがより好ましい。更に詳述すると、薄いセルギャップに対応する場合は０．１０から０．１２であることが好ましく、厚いセルギャップに対応する場合は０．０８から０．１０であることが好ましい。
　本発明における液晶組成物の回転粘度（γ１）は１５０以下が好ましく、１３０以下がより好ましく、１２０以下が特に好ましい。
　本発明における液晶組成物では、回転粘度と屈折率異方性の関数であるＺが特定の値を示すことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
（式中、γ１は回転粘度を表し、Δｎは屈折率異方性を表す。）
Ｚは、１３０００以下が好ましく、１２０００以下がより好ましく、１１０００以下が特に好ましい。
　本発明における液晶組成物のネマチック相－等方性液体相転移温度（Ｔｎｉ）は、６０℃以上であり、好ましくは７５℃以上であり、より好ましくは８０℃以上であり、さらに好ましくは９０℃以上である。
　本発明の液晶組成物は、１０１２（Ω・ｍ）以上の比抵抗を有することが必要であり、１０１３（Ω・ｍ）が好ましく、１０１４（Ω・ｍ）以上がより好ましい。
　本発明の液晶組成物は、上述の化合物以外に、用途に応じて、通常のネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを含有しても良いが、液晶組成物の化学的な安定性が求められる場合には塩素原子をその分子内に有さないことが好ましく、液晶組成物の紫外線などの光に対する安定性が求められる場合にはナフタレン環などに代表される共役長が長く紫外領域に吸収ピークが存在する縮合環等をその分子内に有さないことが望ましい。
　以下に実施例を挙げて本発明を更に詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例及び比較例の組成物における「％」は『質量％』を意味する。
　実施例中、測定した特性は以下の通りである。
　ＴＮＩ　：ネマチック相－等方性液体相転移温度（℃）
　Δｎ　：２５℃における屈折率異方性
　Δε　：２５℃における誘電率異方性
　η　　：２０℃における粘度（ｍＰａ・ｓ）
　γ１　：２５℃における回転粘度（ｍＰａ・ｓ）
　フリッカ：独ａｕｔｒｏｎｉｃ－ＭＥＬＣＨＥＲＳ製である液晶ディスプレイ電気光学特性評価装置ＤＭＳシリーズを用いて、周波数６０Ｈｚ、印加電圧６∨と３∨の矩形波電界を２５℃において印加した際のフリッカ率（％）
　◎フリッカ率１％以下（非常に良好）
　○フリッカ率１～２％（許容できるレベル）
　△フリッカ率２％～５％（許容できないレベル）
　×フリッカ率５％以上（かなり劣悪）
ＶＨＲ：周波数６０Ｈｚ，印加電圧１Ｖの条件下で６０℃における電圧保持率（％）
　焼き付き　：
　液晶表示素子の焼き付き評価は、表示エリア内に所定の固定パターンを１０００時間表示させた後に、全画面均一な表示を行ったときの固定パターンの残像のレベルを目視にて以下の４段階評価で行った。
　◎残像無し
　○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
　△残像有り許容できないレベル
　×残像有りかなり劣悪
　滴下痕　：
　液晶表示装置の滴下痕の評価は、全面黒表示した場合における白く浮かび上がる滴下痕を目視にて以下の４段階評価で行った。
　◎残像無し
　○残像ごく僅かに有るも許容できるレベル
　△残像有り許容できないレベル
　×残像有りかなり劣悪
プロセス適合性　：
　プロセス適合性は、ＯＤＦプロセスにおいて、定積計量ポンプを用いて１回に５０ｐＬずつ液晶を滴下することを１０００００回行い、次の「０～１００回、１０１～２００回、２０１～３００回、・・・・９９９０１～１０００００回」の各１００回ずつ滴下された液晶量の変化を以下の４段階で評価した。
　◎変化が極めて小さい（安定的に液晶表示素子を製造できる）
　○変化が僅かに有るも許容できるレベル
　△変化が有り許容できないレベル（斑発生により歩留まりが悪化）
　×変化が有りかなり劣悪（液晶漏れや真空気泡が発生）
　低温での溶解性：
　低温での溶解性評価は、液晶組成物を調製後、２ｍＬのサンプル瓶に液晶組成物を１ｇ秤量し、これに温度制御式試験槽の中で、次を１サイクル「－２０℃（１時間保持）→昇温（０．１℃／毎分）→０℃（１時間保持）→昇温（０．１℃／毎分）→２０℃（１時間保持）→降温（－０．１℃／毎分）→０℃（１時間保持）→降温（－０．１℃／毎分）→－２０℃」として温度変化を与え続け、目視にて液晶組成物からの析出物の発生を観察し、以下の４段階評価を行った。
　◎６００時間以上析出物が観察されなかった。
　○３００時間以上析出物が観察されなかった。
　△１５０時間以内に析出物が観察された。
　×７５時間以内に析出物が観察された。
尚、実施例において化合物の記載について以下の略号を用いる。
（側鎖）
　－ｎ　　　　－ＣｎＨ２ｎ＋１　炭素原子数ｎの直鎖状アルキル基
　－Ｏｎ　　　－ＯＣｎＨ２ｎ＋１　炭素原子数ｎの直鎖状アルコキシ基
　－Ｖ　　　　－Ｃ＝ＣＨ２　ビニル基
　－Ｖｎ　　　－Ｃ＝Ｃ－ＣｎＨ２ｎ＋１　炭素原子数（ｎ＋１）の１－アルケン
（環構造）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
（液晶表示素子の構成）
　ＴＶ用として一般的であるセル厚３．０μｍのＦＦＳモードの液晶表示素子を作製した。この表示素子の電極間距離：Ｒは画素電極と共通電極間の絶縁膜の膜厚のみである０．５μｍ、印加電圧：Ｅは１５Ｖであり、Ｅ／Ｒの値は３０Ｖ／μｍである。液晶組成物の注入は、滴下法にて行い、フリッカ、焼き付き、滴下痕、プロセス適合性及び低温での溶解性の評価を行った。
　絶縁膜の膜厚測定は電子顕微鏡で行った。
　（実施例１（液晶組成物１）及び比較例１）
　次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物１）を調製し、その物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
　さらに、前記液晶表示素子に調整した液晶組成物１を注入し、各種物性値および表示特性の評価を行った。
併せて、本発明において規定される液晶組成物とは異なる構成を有する比較例１の液晶組成物を調整し、同様に液晶表示素子を作製し評価を行った。
　尚、含有量の左側の記号は、上記化合物の略号の記載である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
　液晶組成物１は、ＴＶ用液晶組成物として実用的な７６．６℃のＴＮＩを有し、大きいΔεの絶対値を有し、低いη及び最適なΔｎを有していることが解る。液晶組成物１を用いて、ＦＦＳモードの液晶表示素子を作製し前述の方法により、フリッカを評価したところ、極めて優れた評価結果を示した。
　一方、比較例１の液晶表示素子は、透過率、コントラスト、応答速度の点はやや劣る程度であったが、フリッカ特性においては実施例１の表示素子と比較して劣っていることが解る。
　（実施例２（液晶組成物２）及び比較例２）
　次に示す組成を有する液晶組成物（液晶組成物２）及び比較例１の液晶組成物を調製し、同様にＦＦＳモードの液晶表示素子を調整しその物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
　併せて、本発明において規定される液晶組成物とは異なる構成を有する比較例２の液晶組成物を調整し、同様に液晶表示素子を作製し評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
　液晶組成物２は、ＴＶ用液晶組成物として実用的な液晶相温度範囲を有し、大きい誘電率異方性の絶対値を有し、低い粘性及び最適なΔｎを有していることが解る。
　比較例２の液晶表示素子は、透過率、コントラスト、応答速度の点はやや劣る程度であったが、フリッカ特性においては実施例２の表示素子と比較して劣っていることが解る。
　（実施例３から８）
　次に示す組成を有する実施例３から８の液晶組成物を調製し、同様にＦＦＳモードの表示素子を作製しその物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
　実施例３から８の液晶表示素子もまた、液晶ＴＶとして実用的な特性を有し、ＦＦＳモードに特徴的なフリッカを効果的に低減していることが解る。
　（実施例９から１６）
　次に示す組成を有する実施例９から１６の液晶組成物を調製し、同様にＦＦＳモードの表示素子を作製しその物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
　実施例９から１６の液晶表示素子もまた、液晶ＴＶとして実用的な特性を有し、ＦＦＳモードに特徴的なフリッカを効果的に低減していることが解る。さらに、これらの表示素子は、比較的高い信頼性を有していることも判明した。
　（実施例９から１６）
　次に示す組成を有する実施例１７及び１８の液晶組成物を調製し、同様にＦＦＳモードの表示素子を作製しその物性値を測定した。この結果を次の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
　実施例１７および１８の液晶表示素子もまた、液晶ＴＶとして実用的な特性を有し、ＦＦＳモードに特徴的なフリッカを効果的に低減していることが解る。
１，８　偏光板
２　第一の基板
３　電極層
４　配向膜
５　液晶層
６　カラーフィルタ
７　第二の基板
１１　ゲート電極
１２　ゲート絶縁膜
１３　半導体層
１４　絶縁層
１５　オーミック接触層
１６　ドレイン電極
１７　ソース電極
１８　絶縁保護層
２１　画素電極
２２　共通電極
２３　ストレイジキャパシタ
２５　データバスライン
２７　ソースバスライン
２９　共通ライン

Claims (7)

  1. 対向に配置された第一の透明絶縁基板と、第二の透明絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板との間に液晶組成物を含有する液晶層を挟持し、
    前記第一基板上に、透明導電性材料からなる共通電極と、マトリクス状に配置される複数個のゲートバスライン及びデータバスラインと、
    前記ゲートバスラインとデータバスラインとの交差部に設けられる薄膜トランジスタと、該トランジスタにより駆動され透明導電性材料からなる画素電極とを各画素毎に有し、
    前記液晶層と、前記第一基板と第二基板のそれぞれの間にホモジニアス配向を誘起する配向膜層を有し、前記画素電極と共通電極との間の電極間距離：Ｒ（μｍ）と印加電圧：Ｅ（Ｖ）とが次のふたつの関係を満たし、
    Ｅ／Ｒ　≧　３　（Ｖ／μｍ）
    Ｅ　≦　１５　（Ｖ）
    前記液晶組成物が、負の誘電率異方性を有し、ネマチック相－等方性液体の転移温度が６０℃以上であり、誘電率異方性の絶対値が１．５以上であり、一般式（Ｉ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、Ａは１，４－フェニレン基又はトランス－１，４－シクロヘキシレン基を表し、ｋは１又は２を表すが、ｋが２の場合二つのＡは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物、及び、下記一般式（ＩＩ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、Ｒ３は炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、Ｒ４は炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数４～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数３～８のアルケニルオキシ基を表し、Ｂは１，４－フェニレン基又はトランス－１，４－シクロヘキシレン基を表し、ｍは０、１又は２を表すが、ｍが２の場合二つのＢは同一であっても異なっていてもよい。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する液晶表示素子。
  2. 次の２つの関係を満たす請求項１記載の液晶表示素子。
    Ｅ／Ｒ　≧　１０　（Ｖ／μｍ）
    Ｅ　≦　１０　（Ｖ）
  3. 前記画素電極と共通電極との間の、基板方向に水平の電極間距離：Ｒｈが０である請求項１記載の液晶表示素子。
  4. 前記一般式（Ｉ）で表される化合物として、下記一般式（ＩＩＩ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （式中、Ｒ５は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ６は炭素原子数１～５のアルキル基、炭素原子数２～５のアルケニル基、炭素原子数１～４のアルコキシ基を表す。）で表される化合物群から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する請求項１記載の液晶表示素子。
  5. 下記一般式（ＩＶ）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （式中Ｒ７及びＲ８はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
    Ａ１及びＡ１はそれぞれ独立して、１，４－シクロヘキシレン基、１，４－フェニレン基又はテトラヒドロピラン－２，５－ジイル基を表すが、Ａ１又は／及びＡ１が１，４－フェニレン基を表す場合、該１，４－フェニレン基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよく、
    Ｚ１及びＺ２はそれぞれ独立して単結合、－ＯＣＨ２－、－ＯＣＦ２－、－ＣＨ２Ｏ－、又はＣＦ２Ｏ－を表し、
    ｎ１及びｎ２はそれぞれ独立して、０、１、２又は３を表すが、ｎ１＋ｎ２は１～３であり、Ａ１、Ａ２、Ｚ１及び／又はＺ２が複数存在する場合にはそれらは同一であっても異なっていてもよいが、ｎ１が１又は２でありｎ２が０でありＡ１の少なくとも１つが１，４－シクロへキシレン基でありすべてのＺ１が単結合である化合物を除く。）で表される化合物を１種以上含有する請求項１記載の液晶表示素子。
  6. 一般式（ＩＶ）で表される化合物として次の一般式（ＩＶａ１）及び一般式（ＩＶａ２）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     （式中、Ｒ７ａ１及びＲ７ａ２、Ｒ８ａ１及びＲ８ａ２はそれぞれ独立して、炭素原子数１～８のアルキル基、炭素原子数２～８のアルケニル基、炭素原子数１～８のアルコキシ基又は炭素原子数２～８のアルケニルオキシ基を表し、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよく、該アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基中のメチレン基は酸素原子が連続して結合しない限り酸素原子で置換されていてもよく、カルボニル基が連続して結合しない限りカルボニル基で置換されていてもよく、
    ｎａ２は０又は１を表し、Ａ１ａ２は１，４－シクロヘキシレン基、１，４－フェニレン基又はテトラヒドロピラン－２，５－ジイル基を表し、一般式（ＩＶａ１）及び一般式（ＩＶａ２）中の１，４－フェニレン基中の１つ以上の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）
    で表される化合物群の中から選ばれる少なくとも１種類の化合物を含有する請求項３に記載の液晶組成物。
  7. 前記画素電極が櫛形であるか又は、スリットを有する請求項１記載の液晶表示素子。
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